Описание работы устройства

Входной сигнал (см. рис. 5а) поступает на компаратор, на выходе которого формируется импульс ТТЛ уровня, длительность которого равна полупериоду синусоиды входного сигнала (б). На вход прибора подается изменяющееся напряжение, значение которого может быть 0,5‑10 вольт, а диапазон

Рис. 12. Графическое описание работы устройства

частот от 0.1Гц до 100Гц. Оно поступает на разделительный конденсатор , который отсекает постоянную составляющую измеряемого сигнала. При этом переменная составляющая остается без изменения. Этот сигнал подается на вход аналогового компаратора, выполненного на операционном усилителе . ОУ включен без цепей обратной связи, что обеспечивает его работу в качестве компаратора. Если уровень сигнала, поступающего на его неинвертирующий вход, превышает величину напряжения, присутствующего на его инвертирующем входе, то напряжение на выходе ОУ скачком увеличится до максимально возможного. Это напряжение ненамного меньше величины его источника питания положительной полярности. И, наоборот, при условии если уровень сигнала, поступающего на его неинвертирующий вход, меньше величины напряжения, присутствующего на его инвертирующем входе, то напряжение на выходе ОУ скачком уменьшится до минимального. Минимальное значение напряжения на выходе определяется величиной его источника питания отрицательной полярности. Питание ОУ осуществляется однополярным источником +5 вольт. Исследуемый сигнал подается на неинвертирующий вход ОУ. Для того, чтобы он мог сравнивать как отрицательную, так и положительную полуволны входного сигнала, необходимо установить на обоих входах микросхемы постоянный потенциал, равный половине напряжения питания. Максимальное входное напряжение ОУ не должно превышать напряжение питания +5 вольт, а минимальное – быть меньше потенциала земли. Мы подаем напряжение на неинвертирующий вход ОУ, поэтому измеряется только положительная полуволна синусоидального импульса. Импульсы с генератора и одновременно с компаратора поступают на элемент логического умножения, таким образом, происходит заполнение (в). Счетчики подсчитывают количество импульсов в пачке, во время «паузы» происходит запись количества импульсов в регистр, а счетчики обнуляются.

По заданным в задании параметрам нам необходимо иметь возможность счета от 100 до 10 000 000 импульсов , в зависимости от измеряемой частоты. При частоте 0,1 Гц( длительность импульса 10с ) в пачке будет подсчитано 10 000 000 импульсов, при частоте 100 Гц (длительность 0,01с) 100 импульсов. Исходя из этого выбираем разрядность счетчиков.

В качестве счётчиков DD4-DD7 применены микросхемы К155ИЕ2 - четырёхразрядный десятичный асинхронный счётчик пульсаций выполненный по технологии ТТЛ.

Количество счетчиков выбирается из максимального числа подсчитываемых импульсов 10 000 000 импульсов, т.е. нам необходимо 7 каскадно соединенных десятичных счетчиков.

К=10^7=10 000 000

Рис. 13. Принципиальная схема К155ИЕ2

Счётчик имеет два входа R0 для асинхронного сброса (выводы 2 и 3), а также два асинхронных R9 (выводы 6 и 7) для предварительной записи в счётчик двоичного кода 1001, соответствующего десятичной цифре 9.Питание микросхемы осуществляется напряжением +5В, подаваемое на выводы 5 (+) и 10 (общий).Далее с регистров данные поступают на ПЗУ, которое выполняет функцию преобразования периода в частоту.

При построении цифрового частотомера не требуется управлять с помощью порта какими–либо его цифровыми микросхемами. Цифровые сигналы поступают с выхода ПЗУ на сдвиговый регистр. Их разрядность равна восьми. Сдвиговый регистр представляет собой две каскадно включенные 8-ми разрядные микросхемы К555ИР10. Стартовый бит получен путем подачи лог. 0 в первый разряд сдвигового регистра. Проверка кода на четность осуществляется с помощью микросхемы К155ИП2. С её выхода бит паритета также подается на сдвиговый регистр в десятый разряд. Таким образом я реализовал асинхронную передачу. То есть, сигнал на выходе регистра будет имеет вид:

«стартовый бит» - «8 бит данных» - «бит поритета» - «стоп биты».

Затем полученный сигнал из ТТЛ уровня будет преобразован посредством ИМС MAX232 в уровни интерфейса RS232. К минусам данной схемы можно отнести односторонний обмен данными между устройством измерения и ПК.